Russian Federation
The catalytic activity of four metal ions of the fourth period of the table by D.I. Mendeleev in the oxidation of potassium iodide with ammonium persulfate. The greatest increase in the reaction rate is observed in the presence of copper sulfate, the least in the presence of cobalt and nickel salts
transition metal catalysis, oxidation, persulfate-ions
К окислительно-восстановительным превращениям относят процессы передачи электронов от восстановителя к окислителю. Окислителями выступают вещества, характеризующиеся высокими значениями окислительно-восстановительного потенциала: кислород, озон, перекисные соединения, персульфаты, перманганаты, гипохлориты, иодаты, нитраты и др. Важным в химическом процессе является не токсичность исходных реагентов и продуктов их превращения. Пероксид водорода (ПВ), озон, кислород – наилучшие, так как конечным продуктом их восстановления в водной среде является вода. Повысить эффективность действия окислителей позволяет введение катализаторов.
Окисление органических веществ пероксидом водорода проводят гомогенно и гетерогенно на катализаторах типа Фентона. В гомогенном катализе это сульфаты, либо нитраты переходных металлов (меди и железа); в гетерогенном – ионы кристаллической решетки оксидов переходных металлов [1]. В работе [2] исследовали окисление органических соединений кислородом воздуха в присутствии трет-бутилгидропероксида и диацетата меди (II). Авторами [3] предложено кондуктометрическое наблюдение за процессами глубокого окисления 4-нитрофенола, 2,4- и 2,6-динитрофенолов ПВ в присутствии ионов Fe2+. Установлено [4], что окислительная деструкция n-аминобензолсульфамида в водных растворах в присутствии ПВ и катионов Fe3+ возрастает до 30 раз относительно некаталитического окисления. В работе [5] найдены условия эффективной каталитической делигнификации растительного сырья ПВ без использования органических кислот. При очистке сточных вод (СВ) [6] комбинированными окислительными методами перспективна окислительная деструкция примесей ПВ в присутствии металлов переменной валентности. Для очистки СВ от органических красителей предложено [7] использовать Fe2O3 и феррит-хромит никеля (II) – меди (II) (Ni0,3Cu0,7Fe0,6Cr1,4O4). Перспективным в процессах очистки СВ от органических соединений [8] является катализатор, содержащий оксиды Mn и Ce. Окисление озоном на смеси оксидов меди и хрома рекомендовано для очистки СВ, образующихся при отмывке печатных плат в электронной промышленности [9]. Гальванокоагуляционный метод с эффектом короткозамкнутого гальванического элемента пары Fе-С позволяет проводить очистку СВ и оборотных вод за счет генерирования в системе ионов Fe2+ и Fe3+ – катализаторов разложения ПВ с образованием гидроксильных, супероксидных радикалов [10].
Персульфаты (пероксосульфаты) – соли пероксосерных кислот, растворимые в воде, содержат пероксидную цепочку в анионе, сильные окислители (восстанавливаются до сульфатов), разлагаются при нагревании с образованием кислорода, отбеливающие и дезинфицирующие средства, наряду с озоном применяются в получении окислительных битумов, как инициаторы радикальной полимеризации [11]. Механизмы реакций окисления персульфатами и ПВ включают стадии образования активных радикалов. Исследования превращения ПВ обширны в отличие от реакций с участием персульфат-иона.
Цель нашей работы – исследование влияния переходных металлов на кинетику окисления ионов I– ионами S2O82–. Фотоколориметрическим методом в водном растворе, при 20 оС определены значения средних скоростей окисления иодид-ионов персульфатом аммония в присутствии серной кислоты и простых солей двухвалентных металлов: Cu, Fe, Ni, Co. По результатам экспериментов ионы металлов можно расположить в ряд по убыванию каталитической активности в исследуемой реакции: Cu2+ > Fe2+ > Co2+ ≈ Ni2+.
1. Kon'kova, T.V. Kataliticheskoe okislenie schavelevoy kisloty v vodnyh rastvorah peroksidom vodoroda / T.V. Kon'kova, I.A. Pochitalkina, E.Yu. Liberman - Tekst: elektronnyy // Kataliz v promyshlennosti. - № 3. - 2007. - S. 14-18. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_11714278_67660043.pdf (data obrascheniya: 20.02.2023).
2. Dodonov, V.A. Selektivnoe geterogenno-kataliticheskoe okislenie S-N-svyazey nekotoryh uglevodorodov sistemoy diacetat medi (II) - tret-butilgidroperoksid - kislorod vozduha / V.A. Dodonov, T.I. Zinov'eva. - Tekst: elektronnyy // Vestnik Nizhegorodskogo universiteta, - 2004. - № 1(4). - S. 75-86. - URL:http://www.unn.ru/pages/vestniki_journals/99990197_West_him_2004_1(4)/B_1 -11.pdf (data obrascheniya: 20.02.2023).
3. Nemchenko, M.N. Konduktometricheskoe issledovanie okisleniya nitro-fenolov peroksidom vodoroda v prisutstvii ionov zheleza (II) / M.N. Nemchenko, A.A. Solov'eva, O.E. Lebedeva. - Tekst: elektronnyy // Izvestiya vysshih ucheb-nyh zavedeniy. Seriya: Himiya i himicheskaya tehnologiya. - 2008. - T. 51. - № 5. - S. 34-36. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_ 17745374_55222146.pdf (data obrascheniya: 20.02.2023).
4. Dambueva, D.V. Okislitel'naya destrukciya p-aminobenzolsul'famida peroksidom vodoroda v prisutstvii kationov Fe3+ / D.V. Dambueva. - Tekst: elektronnyy // Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universiteta. Himiya, fi-zika. - 2013. - № 3. - S. 26-29. - URL: http://journals.bsu.ru/content/pages/156/ himiya,_fizika._2013_3.pdf (data obrascheniya: 20.02.2023).
5. Pen, V.R. Kinetika razlozheniya peroksida vodoroda v prisutstvii vol'framata, molibdata, sernoy kisloty i ih smesey / V.R. Pen, N.V. Karetni-kova, I.L. Shapiro i dr. - Tekst: elektronnyy // Uspehi sovremennogo estestvo-znaniya. - 2010. - № 9. - S. 212-213. - URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=8913 (data obrascheniya: 20.02.2023).
6. Batoeva, A.A. Kataliticheskoe okislenie serosoderzhaschih soedineniy / A.A. Batoeva, B.A. Cybikova, S.L. Budaev. - Tekst: elektronnyy // Vestnik bu-ryatskogo gosudarstvennogo universiteta. - 2011. - № 3. - S. 59-65. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_16382426_31970956.pdf (data obrasche-niya: 20.02.2023).
7. Zelenskaya, E.A. Izuchenie kataliticheskoy aktivnosti oksidov perehod-nyh elementov v reakcii razlozheniya peroksida vodoroda / E.A. Zelenskaya, V.M. Chernyshev, N.P. Shabel'skaya i dr. - Tekst: elektronnyy // Fundamental'nye is-sledovaniya. - № 4-2. - 2016. - S. 261-265. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_25953349_75538613.pdf (data obrasche-niya: 20.02.2023).
8. Savinyh, D.S. Sintez i issledovanie katalizatorov dlya zhidkofazno-go okisleniya organicheskih veschestv / D.S. Savinyh, T.V. Kon'kova, E.Yu. Liber-man i dr. - Tekst: elektronnyy // Uspehi v himii i himicheskoy tehnologii. - 2008.- T. XXII. - № 9 (89). - S. 87-91. - URL: https://www.elibrary.ru/download/ elibrary_20190487_ 23184640.pdf (data obrascheniya: 20.02.2023).
9. Fattahova, A.M. Primenenie katalizatorov v okislitel'nyh proces-sah ochistki prirodnyh i stochnyh vod / A.M. Fattahova, A.G. Kirsanova, R.I. Han-gil'din. - Tekst: elektronnyy // Vestnik SGASU. Gradostroitel'stvo i arhitek-tura. - 2011. - №2. - S. 83-87. - URL: https://www.elibrary.ru/download/ elibrary_20361910_23930337.pdf (data obrascheniya: 20.02.2023).
10. Cybikova, B.A. Sinergizm deystviya ionov medi i zheleza pri gal'vanohimicheskom okislenii tiocianatov peroksidom vodoroda / B.A. Cybikova - Tekst: elektronnyy // Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universiteta. - 2013. - № 3. - S. 24-26. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary _19041695_67940194.pdf (data obrascheniya: 20.02.2023).
11. Gudkova, V.D. Opredelenie energii aktivacii gomogennoy reakcii okisleniya iodid-iona persul'fatom / V.D. Gudkova, V.A. Slobodyan, E.G. Shuben-kova. - Tekst: elektronnyy // V knige: Tehnika i tehnologiya neftehimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva. Materialy 9-oy mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii. - 2019. - S. 272-273. - URL: https://www.elibrary.ru/ download/ elibrary_39216007_45438821.pdf (data obrascheniya: 20.02.2023).
